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透过芯片看基因


    人无完人,品种里也没有十全十美的品种,而木桶效应在育种上表现得格外明显。产量高、品质好的品种,却因为对一种病害或一种虫害缺乏抵抗力而出现减产或绝收的情况时有发生;产量不高却对某一病害或虫害有着得天独厚抵抗力的品种也是“大有人在”。全基因组育种芯片让只改变单一性状的精准育种成为可能,育种家们可以精心打磨已经育成的品种,力争早日培育出多抗、优质、高产、高肥效、重金属低吸附的资源节约、环境友好的绿色超级作物新品种。

    从种质资源筛选到新品种选育,从品种特性检测到品种真实性检测,基因这张“身份证”一直伴随着每一粒种子、每一棵植株,有了育种芯片,就可以迅速“认出”每一粒水稻。

    流水线育种——实现专业化分工

    【有人曾做过这样一个比喻:从事农作物育种研究的有两种人,一种叫汉子,另一种叫女汉子。面朝黄土背朝天,南繁北育如飞雁,恰是育种工作者们生活的真实写照。走在中心的大楼里,看到在办公室里电脑前的、实验室操作台前的忙碌着的工作人员们,丝毫看不到他们身上的“乡土气息”,这里没有皮肤黝黑、脸上带着两片“高原红”的庄稼汉更没有女汉子。】

    “分段式育种流水线的建立,把整个育种过程分成了多个环节,实现了专业化分工。”周发松说,“每个工作人员只需要专注于自己擅长的一个技术环节,不像传统育种方式那样,育种家必须掌握和参与所有的育种技术环节,更不用整年风吹日晒。”以往由于从事育种工作需要长期在田间风吹日晒雨淋,所以女性工作者很少,如今的基因组育种,大部分工作都是在实验室和温室内完成,这让作物育种这个领域不再“阳盛阴衰”。

    周发松把以往的育种家比喻为画家,绘画作品创作到一半时别人是很难继续完成的,风格也很难保持一致;而如今商业化育种体系下,分段式流水线育种上的工作人员更像是工厂里制造不同元件的工匠。传统育种手段下,育种家们日复一日、年复一年的积累经验和育种材料,以师傅带徒弟的方式组建团队,难以形成规模,也没有条件构建现代化的生物技术平台,整合利用多学科领域的最新研究成果。而且,单个育种家的调动或离开会对整个团队乃至团队所在的企业产生巨大的影响。

    育种芯片的出现,实现了分段式流水线育种体系的建立,育种工作者也从此进入专业化分工时代,不再需要担心单个工作人员的变动,各个环节的成果更是可以分享和共享的。每个育种家都可以竭尽全力专注于自己最擅长的那部分,为新品种培育不断提供优质的中间材料。

    “育种方案制定、种质资源收集、亲本配组、全基因组与分子标记辅助选择、优系测配筛选、产品测试等等,都是商业化育种链条中的一个环节,品种是这一过程的唯一出口,这样一来各个环节所在的各个部门就可以借助信息系统有机的协调起来。”资源管理部总监彭俊华说,“从商业管理的角度而言,做种质资源的人、做基因组测序的人和做田间试验的人不涉足新品种培育,育种工作只由育种家来统筹,一定要分工明确,权责清晰。这些都是不同的手段或支撑平台,各司其职通力协作才能高效培育出好品种。”

    胁迫环境——模拟病虫害发生

    【中国种子生命科学技术中心二楼的一个培养室内,一位名叫陈美娟的工作人员正在查看罩在塑料膜里的一盆水稻,在她身旁恒温箱里摆放着一盒盒长满真菌的培养皿。这名工作人员正在查看记录感染稻瘟病水稻的生长情况。在距实验楼不远的空地上,立着一座座温室大棚,其中一个栽培池里所种的水稻却都长得不好,除了几株依然“坚挺”的水稻外,其余已经被虫子蛀得枯黄。】

    “这些水稻正在进行抗稻飞虱试验。”邱树青向记者解释道,“育种芯片检测后,还要进行大田模拟,让定向培育的抗稻飞虱水稻生长在有大量稻飞虱的环境中,进一步验证水稻的抗虫效果。在抗病鉴定温室理,工作人员给抗稻瘟病的水稻接种稻瘟病菌,进一步验证优良植株的抗稻瘟病效果。”虽然育种芯片可以快速筛选优良的基因型植株,但实践是检验真理的唯一标准,只有经得起性状表型考验的植株才是真正有育种价值的植株。


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